3D打印以其施工高效、節(jié)約資源等優(yōu)勢(shì),在建筑方面有廣闊的發(fā)展前景。針對(duì)3D打印建設(shè)月球基地的問題,介紹了3D打印建筑、月壤材料研究及模擬月壤制備、月球基地建設(shè)環(huán)境問題和外太空3D打印等4方面內(nèi)容,總結(jié)了月球土壤的基本性能和利用地球資源研制的幾種模擬月壤,并梳理了零重力環(huán)境下的3D打印實(shí)驗(yàn)方案和月球基地的設(shè)計(jì)藍(lán)圖,最后提出了3種月壤混凝土材料的制備方案,并對(duì)月球基地的3D打印研究計(jì)劃進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：精密成形工程. 2019,11(03)

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

-shape公司對(duì)建筑模型的打印[6]

78精密成形工程2019年5月圖2上海青浦的3D打印建筑[7]Fig.23DprintingbuildinginQingpu,Shanghai圖3ContourCrafting技術(shù)打印建筑[9]Fig.3ContourCraftingtechnicalprintingbuilding圖4地基機(jī)器人[10]Fig.4Ground-basedrobot國內(nèi)外已成功研制出了多類不同原理的建筑3D打印裝備，其中混凝土擠出的裝置較為主流且成熟。但這些研究制造的建筑性能能否滿足使用要求尚需時(shí)間檢驗(yàn)，并且在裝備穩(wěn)定性、建造速度、建筑材料等方面仍有很大的優(yōu)化空間。在此基礎(chǔ)上，歐美發(fā)達(dá)國家也開展了月球模擬材料的3D打印工作，成形出了一些樣件，證明了3D打印月球材料的可行性，但地球環(huán)境和月球環(huán)境的差異較大，裝備、材料、控制都需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，才能滿足月球環(huán)境就地取材的3D打印建筑工作。3D打印在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：建造成形時(shí)間短，可以在幾天到十幾天的時(shí)間內(nèi)完成大型房屋的建造；人工和材料的加工運(yùn)輸?shù)确矫娴某杀敬蟠蠼档停?D打印制造的建筑物成形質(zhì)量也超過傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑，強(qiáng)度及安全性能得到充分保障。由于3D打印本身的優(yōu)越性，使得各種不同設(shè)計(jì)的建筑物都能夠建造成形�，F(xiàn)有的建筑材料僅限于地球建設(shè)所用，如果從地球運(yùn)輸建筑材料到月球表面，則需要重型運(yùn)載火箭多次發(fā)射，不但成本高昂，而且建設(shè)周期長，甚至有可能改變地球和月球兩者在物質(zhì)和重量等方面的自然平衡，造成不可預(yù)期的危險(xiǎn)，因此，在月球“就地取材，現(xiàn)場(chǎng)搭建”，應(yīng)用3D打印實(shí)現(xiàn)月表建筑快速建造是實(shí)現(xiàn)月球基地建設(shè)的科學(xué)和可行方案。在月球探測(cè)任務(wù)中利用月壤、月塵等原位資源進(jìn)行3D打印，服務(wù)月球試驗(yàn)站建造，可大大減少地面發(fā)射質(zhì)量，顯著提高任務(wù)效率。下面需要從月壤材料、月球環(huán)境、3D打印裝備等方

78精密成形工程2019年5月圖2上海青浦的3D打印建筑[7]Fig.23DprintingbuildinginQingpu,Shanghai圖3ContourCrafting技術(shù)打印建筑[9]Fig.3ContourCraftingtechnicalprintingbuilding圖4地基機(jī)器人[10]Fig.4Ground-basedrobot國內(nèi)外已成功研制出了多類不同原理的建筑3D打印裝備，其中混凝土擠出的裝置較為主流且成熟。但這些研究制造的建筑性能能否滿足使用要求尚需時(shí)間檢驗(yàn)，并且在裝備穩(wěn)定性、建造速度、建筑材料等方面仍有很大的優(yōu)化空間。在此基礎(chǔ)上，歐美發(fā)達(dá)國家也開展了月球模擬材料的3D打印工作，成形出了一些樣件，證明了3D打印月球材料的可行性，但地球環(huán)境和月球環(huán)境的差異較大，裝備、材料、控制都需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，才能滿足月球環(huán)境就地取材的3D打印建筑工作。3D打印在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：建造成形時(shí)間短，可以在幾天到十幾天的時(shí)間內(nèi)完成大型房屋的建造；人工和材料的加工運(yùn)輸?shù)确矫娴某杀敬蟠蠼档停?D打印制造的建筑物成形質(zhì)量也超過傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑，強(qiáng)度及安全性能得到充分保障。由于3D打印本身的優(yōu)越性，使得各種不同設(shè)計(jì)的建筑物都能夠建造成形�，F(xiàn)有的建筑材料僅限于地球建設(shè)所用，如果從地球運(yùn)輸建筑材料到月球表面，則需要重型運(yùn)載火箭多次發(fā)射，不但成本高昂，而且建設(shè)周期長，甚至有可能改變地球和月球兩者在物質(zhì)和重量等方面的自然平衡，造成不可預(yù)期的危險(xiǎn)，因此，在月球“就地取材，現(xiàn)場(chǎng)搭建”，應(yīng)用3D打印實(shí)現(xiàn)月表建筑快速建造是實(shí)現(xiàn)月球基地建設(shè)的科學(xué)和可行方案。在月球探測(cè)任務(wù)中利用月壤、月塵等原位資源進(jìn)行3D打印，服務(wù)月球試驗(yàn)站建造，可大大減少地面發(fā)射質(zhì)量，顯著提高任務(wù)效率。下面需要從月壤材料、月球環(huán)境、3D打印裝備等方

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]世界首座3D打印橋梁——西班牙阿爾科文達(dá)斯橋[J]. 張妮.  世界橋梁. 2017(06)
[4]建筑3D打印數(shù)字建造技術(shù)研究應(yīng)用綜述[J]. 丁烈云,徐捷,覃亞偉.  土木工程與管理學(xué)報(bào). 2015(03)
[5]3D打印月球基地可行性研究[J]. 宋靖華,鮑明.  建筑與文化. 2015(05)
[6]利用月壤進(jìn)行月球基地建設(shè)的3D打印技術(shù)[J]. 宋靖華,周青.  華中建筑. 2015(03)
[7]3D打印混凝土技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 馬敬畏,蔣正武,蘇宇峰.  混凝土世界. 2014(07)
[8]3D打印技術(shù)解決未來空間運(yùn)輸問題的方案設(shè)想[J]. 李峰.  戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù). 2013(06)
[9]3D打印機(jī)有望入太空為航天員打印工具零件[J]. 施少范.  上海航天. 2013(05)
[10]中國航天的成就與展望——中國航天科技集團(tuán)公司董事長許達(dá)哲在國際宇航大會(huì)上的報(bào)告[J]. 許達(dá)哲.  國際太空. 2013(10)

碩士論文
[1]JLU-B系列模擬月壤及其與剛性履刺輪相互作用[D]. 李豪.吉林大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3237474